不只造成肺炎的冠狀病毒:始於血管的免疫風暴、血栓、以及快樂缺氧

中文一般稱作武漢肺炎或新冠肺炎的 COVID-19,病原體是稱作 SARS-Cov-2 的冠狀病毒,本文之後稱之為「SARS二世」。被這種病毒感染以後的症狀差異很大,比較嚴重的病患除了肺部以外,還有許多器官可能發生問題,不只是單純的呼吸道疾病。

氧氣!圖/取自 諾貝爾獎網站

多變的症狀中,血栓、缺氧都與血管有關,它們有時候對患者相當兇險,科學家與醫療人員們仍在努力了解成因,尋找預防與治療方式。

呼吸道肺炎以外,還有出乎意料的血栓

SARS二世病毒主要感染呼吸道,目前已經知道也會對其他器官、組織造成影響,像是心血管、腎、腦、肝、腸、眼睛等等。出乎意料的是,原本被認為是強化版感冒的武漢肺炎,竟然有些感染者出現血栓,嚴重時可能致命。1

血栓的成因,是過度表現凝血機制,讓細胞、蛋白質等物體堆積在血管中,讓血液無法流通。一般人也知道的常識:血栓假如發生在手指,可能讓手指壞死;若是出現在腦部血管,有機會導致中風。

分析皮膚與肺部的樣本,醫師發現有些患者的微血管中也有血栓。而血栓溶解後的產物,小蛋白質片段「D-dimer」假如含量很高,可以作為預測死亡率的指標。

感染 SARS二世病毒後,可能受到影響的各部位。圖/取自 How does coronavirus kill? Clinicians trace a ferocious rampage through the body, from brain to toes

在此處,對重症患者有個致命組合:一方面肺炎產生的液體與膿堵塞肺泡,另一方面血栓阻止攜帶氧氣的血液通過肺部。雙重打擊之下,使得患者嚴重缺氧。

例如 41 歲的百老匯演員 Nick Cordero 就是血栓的嚴重受害者,他因此中風 2 次,還右腿截肢,肺部和腦部也嚴重受損。他至今住院超過 2 個月,仍然在與疾病奮戰。2

血栓與發炎,全面動盪

感染 SARS二世為什麼會產生血栓,仍然沒有定論。一個可能是,病毒入侵人體後引起發炎等免疫反應,血栓是間接的結果。人體被病毒感染後,會活化補體系統(complement system)迎戰。補體系統依靠凝血對抗入侵者,取自皮膚與肺部的血管樣本,能觀察到許多補體蛋白質。

血小板過量!血小板過量!圖/漫畫《工作細胞》官方網站

另一個可能是,血管細胞被感染後,受損的細胞胡亂反應,導致血管堵塞。比利時的心血管專家 Peter Carmeliet 提出假說,認為一連串問題的起點,始於病毒殺傷血管的內皮細胞,尤其是在肺部。3, 4

血管的內皮細胞在正常狀況下,有調節血壓、抑制凝血,受損後放出訊號等等功能。內皮細胞遭到攻擊後,會造成血管滲漏與凝血,刺激發炎。

在肺部,SARS二世病毒除了感染肺泡細胞,也能直接入侵肺泡周圍的微血管,激發其他細胞反應。種種損傷會引起血管滲漏,使得肺泡充斥液體,也就是急性呼吸窘迫症候群(acute respiratory distress syndrome,簡稱 ARDS)的特徵。

正常的血管以一氧化氮(NO)調節功能,肺部遭到入侵以後,白血球大量湧入,內皮細胞的 NO 產量也大幅下降。內皮細胞被活化後會觸發警報,送出訊號分子刺激免疫反應,使血壓升高,弱化細胞間的聯結方便白血球穿越;另外內皮細胞受創後,暴露出下面的膜,會引發失控的凝血。

三個階段:血管滲漏、血栓、發炎。圖/取自 ref 3

一開始只是很小的局部紛爭,消息傳播出去以後,經過不斷的刺激與放大,卻有機會造成全面動盪。肺部抵抗入侵的初步免疫反應,會聚集更多凝血因子與血小板,有可能使得凝血擴散到全身,造成各處血栓。各種免疫反應導致無法控制的發炎,讓患者身體無法承受,發展為致命的風險。

始於血管損傷的免疫風暴,大致可分為三個階段:血管滲漏、血栓、大規模發炎。若是能避免內皮細胞受創引發的連鎖反應,應該能有效治療重症患者,減少死亡。

抗凝血藥能對抗血栓,但劑量要拿捏

血栓是由於凝血所致,合理想法是抗凝血的藥物,可以防範與治療血栓,降低傷害和死亡率。不少醫師會對送進加護病房的患者使用抗凝血藥,但是用法需要拿捏,因為抗凝血藥有副作用,過度使用有機會導致血流不止等副作用。

除了住院後經歷漫長折騰的重症患者外,還有些 SARS二世病毒的感染者,外表看起來很健康,吃著火鍋,唱著歌,然後他就死掉了,根本來不及送醫。這類猝死的狀況,也可能與血栓有關。

沉默/快樂缺氧,偷偷來的殺招

血栓或其他因素導致的缺氧,是 SARS二世病毒的一大殺招。重症患者缺氧不難想像,比較驚奇的是,有些感染者的血氧明顯偏低,卻外觀如常又毫無自覺,反倒更加危險。這種情況被稱作沈默缺氧(silent hypoxics),不過更有畫面的名詞是「快樂缺氧(happy hypoxics)」。5

正常的血氧飽和度(blood-oxygen saturation)至少要超過 95,一些快樂缺氧者已經低於 70,身體其實處於極為缺氧的狀態,卻完全不會感到呼吸困難,沒有任何警覺。

身體狀況與感受的矛盾在於,血氧由大腦調控,人體無法直接感受血氧含量,要透過累積二氧化碳、肺部積水、有痰等徵兆,才能感覺到呼吸困難的異狀。

血栓是造成快樂缺氧的一種潛在成因。有些患者在感染早期,肺部血管便開始出現血栓,阻礙血液流通。巴西醫師 Elnara Marcia Negri 嘗試以普通的抗凝血藥──肝素(heparin)治療呼吸困難的患者,初步結果顯示成效不錯。這項研究表示,至少某些病患的缺氧和血栓有關,抗凝血藥物可以改善呼吸道的症狀。

無聲無息的快樂缺氧。圖/取自 parentology

用傳統手段解決現代問題

醫學界累積愈來愈多實戰經驗後,也重新思考治療缺氧的方式。疫情初期,許多醫師直接以呼吸機大量供氧,卻可能帶給苦戰中的身體過多壓力,對肺部反而弊大於利。

呼吸機是現代科技的結晶,成功拯救許多人命,但是現代問題有時候需要傳統手段解決。一些醫療團隊,決定暫時先不用呼吸機,在供應氧氣的同時翻轉患者身體,讓臉部朝下,改成俯臥(prone position)的姿勢讓下肺部舒展。儘管不是對每個人都有效,卻能有效改善不少患者的呼吸問題。

用俯臥治療急性呼吸窘迫症候群:

預防缺氧,早期關注

假如能早期預防,提早注意到血氧濃度下降,在不嚴重時就趕快處理,不但能節省醫療資源,也有機會避免狀況惡化。新罕布夏的醫師 Richard Levitan 在疫情當下前往紐約幫忙,見到許多不常見的快樂缺氧者,大吃一驚。6

他建議可以用常見的個人醫療裝備「脈搏血氧儀(pulse oximeter)」監控血氧,所有確診者不論有沒有症狀,2 週內都要定期注意血氧,苗頭不對馬上求助。如紐約那般疫情嚴重的狀況,即使檢驗是陰性,由於 SARS二世檢驗常有偽陰性的問題,也無法排除感染的可能;假如出現咳嗽、發燒等症狀,最好也要監控血氧。

現行已經有個人醫療裝備「脈搏血氧儀」可以監控血氧。圖/elements.envato

提高警覺防範不知不覺的殺手

感染 SARS二世病毒後,不同人的差異很大,多數人都是輕微或沒有症狀,因此不用過度恐慌。不過仍有些感染者會發展為重症,所以並不是感染也沒差,仍然要注意防範;若是不小心感染,也千萬不要再傳染給別人。

已知的諸多症狀中,肺、腎臟等器官的損傷都可能導致後遺症,心血管除了後遺症以外,愈來愈多證據指出,感染之後到症狀還不明顯時,病毒對心血管的影響,可能造成致命風險,缺氧與發炎更有機會繼續傷害其他器官。心血管通常比較脆弱的老人,有糖尿病、肥胖、心血管疾病的人,也都是高風險族群,需要特別注意。

令人呼吸困難的 SARS二世不是那麼好對付的對手,我們只能試著跑在前面。

延伸閱讀

參考資料

  1. Coronavirus blood-clot mystery intensifies
  2. Nick Cordero’s wife has ‘faith’ in husband’s recovery despite being ‘told to say goodbye’
  3. Blood vessel attack could trigger coronavirus’ fatal ‘second phase’
  4. COVID-19: the vasculature unleashed
  5. Why don’t some coronavirus patients sense their alarmingly low oxygen levels?
  6. The Infection That’s Silently Killing Coronavirus Patients

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

關於作者

寒波

生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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